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Verfahren zum Schwelen von feinkörnigen bituminösen Brennstoffen Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schwelen von feinkörnigen bituminösen
Brennstoffen aller Art, wie backender oder nichtbackender Steinkohle oder Braunkohle
o: dgl., wobei der Brennstoff in einem senkrechten Schacht von oben frei fallend
in einen aufwärts gerichteten erhitzten Kreisstrom des aus dem Brennstoff ausgetriebenen
Gases eingetragen wird.
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Die Schwelung feinkörniger Brennstoffe mit den bisher bekannten Einrichtungen,
bei denen der oben in die Schweleinrichtung eingeführte Brennstoff mit von unten
zugeführtem erhitztem Gas als Wärmeüberträger in Berührung gebracht wird, ist nur
möglich bei Verwendung fein gemahlener staubförmiger Brennstoffe, damit der Brennstoff
während der zur Schwelung erforderlichen Zeit von dem Wärmeträgergas in der Schwebe
gehalten wird. Etwa in dem Brennstoff vorhandene grobe Kornanteile sinken auf den
Boden der Einrichtung ab und werden der vollständigen Schwelung entzogen. Handelt
es sich um die Schwelung backender Kohle, so ergibt sich dabei noch der weitere
Nachteil, daß die Kohle am Boden der Schweleinrichtung zusammenbackt.
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Man hat bereits vorgeschlagen, die Schwelung feinkörniger oder staubförmiger
Brennstoffe in mehreren hintereinandergeschalteten Schwelräumen durchzuführen, um
das Schwelgut, insbesondere auch die größeren Gutteilchen, eine bestimmte Zeit mit
dem Wärmeträgergas in Berührung zu bringen. Mit dieser bekannten Einrichtung ist
es jedoch nur möglich, einen staubförmigen Brennstoff zu schwelen, der wenige Gutteilchen
geringer Korngröße enthält, da die _längere Aufwirbelung größerer Gutteilchen einen
zu hohen Druck des Trägergases und damit eine zu schnelle Entfernung des staubförmigen
Gutes erforderlich macht.
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Bei einer weiteren bekannten Einrichtung soll die Schwelung feinkörnigen
oder staubförmigen Gutes in mehreren Stufen durch Durchleiten eines Wärmeträgergases
durch Roste, auf denen das Gut aufliegt, vorgenommen werden. Dieser Einrichtung
haftet ebenfalls der Nachteil an, daß nur ein Brennstoff gleichmäßiger Korngröße
geschwelt werden kann, da die Berührungsdauer des Wärmeträgergases für alle Gutteilchen
gleich ist.
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, aus Brennstoffen aller
Art, d. h. auch aus backenden Brennstoffen, durch eine Wärmebehandlung bei Schweltemperatur
einen als Zusatzstoff zur Verkokung von Steinkohlen oder zu anderen Zwecken verwendbaren
feinkörnigen Schwelkoks in einer Weise herzustellen, welche die Erzeugung großer
Mengen von Schwelkoks in wohlfeilen und betriebssicheren Einrichtungen ermöglicht.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, feinkörnige Brennstoffe von
wesentlich größerem Korn zu verschwelen,
beispielsweise von der
Korngröße des sogenannten Rohstaubes, der beim Absieben der Zechenkohle anfällt
und der Teilchen bis zur, Größe von 3 mm aufweist.
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Das den Gegenstand der Erfindung bildende< Verfahren besteht grundsätzlich
darin, daß`V . @,@ dem aus dem Brennstoff ausgetriebenen, unt in einen senkrechten
Schacht eingeführten erhitzten Gas, dem in einem senkrechten Schacht von oben frei
fallend der Brennstoff entgegengeführt wird, ein regelbarer Teil durch die am Boden
des Schachtes sich ansammelnde Brennstoffschicht derart hindurchgeführt wird, daß
der Brennstoff in dieser Schicht in dauernder Bewegung (Wallung) bleibt, während
der Rest des erhitzten Gaskreisstromes wenig oberhalb der Brennstoffschicht in den
Schwelschacht entgegen dem von oben frei hinunterfallenden Brennstoff eingeleitet
wird.
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Die Menge des im Kreislauf gehaltenen Gases wird bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren so gewählt, daß der am oberen Ende des Schwelschachtes eingeführte Brennstoff
während seines Weges zum Schachtboden auf eine Temperatur erhitzt wird, bei welcher
die Schwelung vor sich geht. Infolgedessen ist der am Boden des Schachtes ankommende
Brennstoff zum mindesten teilweise entgast, in der Regel aber so stark, daß der
Brennstoff nicht mehr zusammenbackt. Im übrigen wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
einem Zusammenbacken der Brennstoffteilchen am Boden des Entgasungsschachtes noch
dadurch entgegengewirkt, daß die Brennstoffmasse, welche sich am Boden des Entgasungsschachtes
ansammelt, durch einen Teilstrom des heißen Umlaufgases in dauernder Bewegung oder
Wallung gehalten wird, so daß die einzelnen Brennstoffteilchen nicht längere Zeit
aneinanderliegen und dabei zusammenkleben können.
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Die kleinen Anteile des gemäß der Erfindung zu schwelenden Gutes werden
im wesentlichen vollständig während des Hinunterfallens des Brennstoffes durch den
Schwelschacht geschwelt. Die gröberen Teilchen, deren Aufenthaltsdauer in dem heißen
Spülgasstiom zu kurz für eine vollständige Verschwelung ist, die aber zum mindestens
in den äußeren Schichten über die Schweltemperatur erhitzt sind, sammeln sich am
Boden des Schachtes an und werden dort durch den abgezweigten Strom des heißen Spülgases
vollständig geschwelt. Es fällt also schließlich ein gleichmäßig und vollständig
geschweltes Erzeugnis an.
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Auf der Zeichnung ist in Fig. i eine gemäß der Erfindung ausgebildete
Schwelanlage schematisch in Seitenansicht dargestellt. Fig. 2 ist eine Oberansicht
der Einrichtung nach Fig. i.
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Bei der auf der Zeichnung dargestellten Anlage wird der zu verarbeitende
Brennstoff, beispielsweise trockene, zerkleinerte Kohle, durch eine geeignete Einfülleinrichtung
i am oberen Ende in einen senkrechten Schacht 2 eingeführt, der unten in eine Erweiterung
3 °ausgeht. Der Boden der Schachterweiterung 3 @° ird von einem Rostteil q. gebildet,
unter dem `in Gasverteilraum 5 vorgesehen ist. In den Gasverteilraum 5 mündet die
Rohrleitung 6, welche heißes Spülgas führt. Die Rohrleitung 6 ist andererseits an
die Rohrleitung 7 angeschlossen, die unter Zwischenschaltung eines Absperr- und
Reglerorgans 8 mit der Schachterweiterung 3 in Verbindung steht. Das Rohr 7 mündet
in die Schachterweiterung 3 in einer zweckentsprechenden Höhe oberhalb des Bodens
q.. Infolgedessen kann sich auf dem Boden q. eine auf der Zeichnung bei g angedeutete
Brennstoffschicht ansammeln, ohne daß die Eintrittsöffnung des Rohres 7 verlegt
wird.
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Die in den Schwelschacht eingeleiteten heißen Gase ziehen durch den
Schacht 2 aufwärts und verlassen denselben durch die Rohrleitung io. Diese führt
zu einem Staubabscheider ii, in dem sich die von dem Gasstrom mitgerissenen Brennstoffteilchen
absetzen. Das von Staub im wesentlichen freie Gas gelangt dann durch die Rohrleitung
12 in einen Gaskühler 13 und von dort durch die Rohrleitung 14 in einen elektrostatischen
Teerscheider 15. Von dem Teerscheider 15 führt die Rohrleitung 16 zu einem Gasgebläse
17. Dieses bewegt das Gas durch die Rohrleitung 18, ig zu einem Gaserhitzer 2o.
Die auf der Zeichnung dargestellte Anlage besitzt zwei Gaserhitzer 2o. Zwischen
der Gasleitungi8 und der Leitung ig sind Absperrorgane 21 so angeordnet, daß der
Gasstrom abwechselnd in einen der beiden Erhitzer 2o eingeleitet werden kann.
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Die Gaserhitzer 2o sind ähnlich ausgebildet wie die sogenannten Winderhitzer.
Sie bestehen aus einem turmartigen Mantel, in welchem ein feuerfestes Gitterwerk
angeordnet ist. Das feuerfeste Gitterwerk wird zunächst durch Verbrennen von Gas
und Luft erhitzt. Hat es die gewünschte Temperatur erreicht, so wird durch den Erhitzer
das aufzuwärmende Gas geleitet, welches dabei Wärme von dem erhitzten Gitterwerk
aufnimmt.
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Die Erhitzer 2o sind durch die Verbindung 22 mit je einem senkrechten
Verbrennungsschacht 23 verbunden. Am Fuße des Schachtes 23 wird durch die Rohrleitung
24 vorerhitzte Luft und durch die Rohrleitung 25 vorgewärmtes Brenngas eingeleitet.
Die Luft wird in dem Rekuperator 26 und das Brenngas in dem Rekuperator 27 oder
in einer sonst geeigneten Einrichtung erhitzt.
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Zum Aufheizen der Rekuperatoren dient ein Teilstrom des durch die
Rohrleitung 18 bewegten Umlaufgases. Zu diesem Zweck ist an die Rohrleitung 18 unter
Zwischenschaltung des Absperrorgans 28 eine Rohrleitung 29 angeschlossen,
die
zu dem Heizgaskühler 30 führt, der seinerseits durch die Rohrleitung 31 mit
den Rekuperatoren 26, 27 in Verbindung steht.
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Die Verbrennungsschächte 23 dienen ferner dazu, das aufgeheizte Spülgas
aus den Erhitzern 2o abzuziehen. Zu diesem Zweck ist an den Brennschacht 23 unter
Zwischenschaltung der Absperrorgane 32 die zu dem Schwelschacht 3 führende Spülgasleitung
7 angeschlossen.
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Die Absperrorgane 21 und die Absperrorgane 32 werden während des Betriebes
der Einrichtung abwechselnd so betätigt, daß in der einen Betriebsperiode der eine
Gaserhitzer mit der Spülgasleitung 18 und dem Schwelschacht 3 in Verbindung steht,
während der andere Gaserhitzer aufgeheizt wird, und daß in der nächsten Betriebsperiode
der vorher aufgeheizte Gaserhitzer mit dem Entgasungsschacht und der Spülgasleitung
in Verbindung gebracht wird, nachdem die Verbindung des anderen Gaserhitzers mit
dem Schacht und der Spülgasleitung unterbrochen ist.
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Zur Entfernung des am Boden des Entgasungsschachtes sich ansammelnden
entgasten Brennstoffs dient die Rohrleitung 33. Ist der Brennstoff genügend feinkörnig,
so fließt er ähnlich wie Wasser. Die Rohrleitung 33 wirkt dann wie ein Überlauf.
Statt dessen ist es auch möglich, zum Abziehen des Brennstoffs eine in der Höhe
des Bodens q. abgehende Rohrleitung 3.4 zu benutzen. Am Boden des Schachtes q. kann
vorteilhaft eine Schicht 35 von Schamottebrocken oder einem anderen feuerfesten
Stoff vorgesehen werden, welche die Einlaßöffnungen für das Spülgas in dem Boden
q. gegen Verstopfung sichert. Statt dessen ist es auch möglich und vorteilhaft,
über den Rostboden q. einen Rührarm o. dgl.. drehbar anzuordnen, durch den der Brennstoff
dauernd von den Rostöffnungen weggeräumt wird. Dadurch wird die Bewegung der Brennstoffschicht
oberhalb des Schachtbodens q. erleichtert.
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Der in dem Abscheider ii sich ansammelnde Anteil des Brennstoffs ist
meist vollständig geschwelt, da er nur aus den feinsten Teilchen besteht. Daher
kann der Brennstoff aus dem Abscheider ii in der Regel durch die Rohrleitung 35
unmittelbar in den Sammelbehälter36 für geschwelten Brennstoff abgezogen werden.
Unter Umständen ist es aber nützlich, den ;BZennstoff aus dem Abscheider ii nach
Um-"Alltn. des Hahnes 37 durch die Rohrleitung 38 in 'Aie Erweiterung 3 des Schwelschachtes
einzutragen, so daß der Brennstoff wiederholt mit dem heißen Spülgas in Berührung
kommt.
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Die Temperatur, auf welche der Spülgasstrom in den Gaserhitzern 20
erwärmt wird, hängt von der Beschaffenheit des zu verarbeitenden Brennstoffs ab
und von den Eigenschaften, die der herzustellende Schwelkoks haben soll. Je höher
die Temperatur des Spülgasstromes, um so weiter geht die Entgasung des Brennstoffs
in dem Schwelschacht. In allen Fällen wird der Spülgasstrom auf eine Temperatur
gebracht, die so viel oberhalb der gewünschten Schweltemperatur liegt, daß eine
hinreichend schnelle Wärmeübertragung im Schwelschacht erzielt wird. Schließlich
sei noch bemerkt, daß es gegebenenfalls zweckmäßig sein kann, an Stelle der regenerativ
arbeitenden Gaserhitzer 2o Rekuperatoren oder sonst geeignete indirekte Wärmeaustauscher
zu benutzen.